(57)【要約】【課題】  二重効用形吸収式冷温水機に排熱回収器を設け、外部の熱源機器側へ及ぼす悪影響を軽減するとともに、効率をより高め、省エネルギーを図る。【解決手段】  外部からの排熱を回収し加熱源として利用し、吸収液を加熱し吸収液に吸収されている冷媒を加熱蒸発させて吸収液の濃度を上げるための排熱回収器３０を、低温再生器１６の手前に設け、低温再生器で吸収液を加熱し吸収液の濃度を上げる加熱熱量の割合を、外部から回収する排熱量を制御し、冷暖房負荷が１００〜０％の範囲で変動する場合に、１５〜１００％減らし、低温再生器の熱交換量を低減させて、高温再生器２２で発生させ吸収液を加熱・濃縮し低温再生器の加熱源となる冷媒蒸気の発生量を減らしても冷暖房負荷変化に応じた排熱回収運転ができるようにして、高温再生器での加熱に使用する高級な加熱用燃料の消費量を減らすように構成する。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸収器、低温再生器、高温再生器、蒸発器、凝縮器、吸収液熱交換器、吸収液ポンプ、冷媒ポンプなどの機器を配管接続して吸収液流路、冷媒流路及び冷媒蒸気流路を形成し、吸収器の吸収液を低温再生器へ導き、ついで低温再生器の吸収液を高温再生器へ導くようにしたリバースフロー式の二重効用形吸収式冷温水機において、外部からの排熱を回収し加熱源として利用し、吸収液を加熱し吸収液に吸収されている冷媒を加熱蒸発させて吸収液の濃度を上げるための排熱回収器を、低温再生器の手前に設け、低温再生器で吸収液を加熱し吸収液の濃度を上げる加熱熱量の割合を、外部から回収する排熱量を制御して減少させることにより、低温再生器の熱交換量を低減させて、高温再生器で発生させ吸収液を加熱・濃縮し低温再生器の加熱源となる冷媒蒸気の発生量を減らしても冷暖房負荷変化に応じた排熱回収運転ができるようにして、高温再生器での加熱に使用する高級な加熱用燃料の消費量を減らし、省エネルギーを図るようにしたことを特徴とする排熱回収器を有する二重効用形吸収式冷温水機。
【請求項２】
低温再生器で吸収液を加熱し吸収液の濃度を上げる加熱熱量の割合を、外部から回収する排熱量を制御して、冷暖房負荷が１００〜０％の範囲で変動する場合に、１５〜１００％減らすようにした請求項１記載の排熱回収器を有する二重効用形吸収式冷温水機。
【請求項３】
排熱回収器を設けない場合の二重効用形吸収式冷温水機に比べ、排熱回収器を設けることにより高温再生器での加熱に使用する高級な加熱用燃料の消費量を定格負荷運転時で１５〜３０％減らし、低負荷運転時には１５〜１００％減らして、省エネルギーを図るようにしたことを特徴とする請求項１又は２記載の排熱回収器を有する二重効用形吸収式冷温水機。
【請求項４】
外部排熱を回収して排熱回収器の熱源とするための排温水制御弁、排温水管路及び排温水制御器を設けた請求項１、２又は３記載の排熱回収器を有する二重効用形吸収式冷温水機。
【請求項５】
排熱回収器入口の排温水温度が排熱回収器内で加熱させる吸収液温度より所定の温度高い時に、排温水制御弁を制御して排温水が排熱回収器に流入し、吸収液を加熱するようにした請求項４記載の排熱回収器を有する二重効用形吸収式冷温水機。
【請求項６】
排温水の温度が、外部排熱を発生する熱源となっている熱源システム機器の運転条件及び効率に悪影響を与えない温度になるように、戻りの排温水温度を三方弁開度上限ピークカット制御を用いて制御し、排温水が排熱回収器に所定量流入し、吸収液を加熱するようにした請求項５記載の排熱回収器を有する二重効用形吸収式冷温水機。
【請求項７】
排熱回収器入口に排熱温水の流量制御を行う三方弁を設け、この三方弁の上限ピークカット制御は比例制御式とした請求項６記載の排熱回収器を有する二重効用形吸収式冷温水機。
【請求項８】
排熱回収器へ入る排温水流量制御を行い、排温水のピークカット制御を行った場合で、冷暖房負荷の要求に対し加熱量が不足した場合には、燃焼量を増やし制御するようにした請求項６記載の排熱回収器を有する二重効用形吸収式冷温水機。
【請求項９】
外部排熱による加熱がない場合には、起動時に燃焼制御運転から運転に入るように、運転モードの切替を行えるように選択仕様を設けた請求項１〜８のいずれかに記載の排熱回収器を有する二重効用形吸収式冷温水機。
【請求項１０】
吸収器の吸収液ポンプ出口と蒸発器とを、流量調節弁を有する吸収液分配管を介して接続し、蒸発器の冷水出口管又は冷水入口管に設けた温度センサーとこの流量調節弁とを制御装置を介して、冷水温度センサーで検出された温度により蒸発器に注入させる吸収液量を制御可能とし、さらに、蒸発器冷媒溜りに溜まった冷媒と流入した吸収液を、蒸発器に設けたオーバーフロー用堰又はオーバーフロー管から吸収器液溜りに流下させるか、又は戻すようにした請求項１〜９のいずれかに記載の排熱回収器を有する二重効用形吸収式冷温水機。
【請求項１１】
蒸発器で散布する冷媒温度、又は蒸発器冷媒溜りの冷媒温度及び冷水出口温度を監視し、吸収液注入前の冷媒温度と吸収液注入後の冷媒温度又は冷水出口温度のどちらか一方又は両方の温度差を比較し、温度差（Δｔ℃）が設定値以上にならないように注入量を吸収液流量調節弁で制御するようにした請求項１０記載の排熱回収器を有する二重効用形吸収式冷温水機。
【請求項１２】
排熱回収器に排温水を流し、排熱を回収する燃焼熱量削減運転中で、かつ、高温再生器の燃焼装置で追い焚き燃焼運転をする必要がない部分負荷運転時は、排熱回収量をできるだけ多くするように、吸収液ポンプの運転は定格運転にして吸収液循環量を増やすように制御し、負荷が増えて追い焚き燃焼運転が必要になった場合には負荷に応じて効率良く運転する吸収液循環量となるように、吸収液ポンプの吐出量を制御するようにした請求項１〜１１のいずれかに記載の排熱回収器を有する二重効用形吸収式冷温水機。
【請求項１３】
排熱回収器に排温水を流し、排熱を回収する燃焼熱量削減運転中で、かつ、高温再生器の燃焼装置で追い焚き燃焼運転をする部分負荷運転時、負荷変動などにより高温再生器内の溶液液面が変動して空缶運転や液面低による安全停止を起さないように、吸収液ポンプの吐出量を制御して高温再生器への吸収液循環量を確保し、連続して安定した運転が出きるようにした請求項１〜１２のいずれかに記載の排熱回収器を有する二重効用形吸収式冷温水機。
【請求項１４】
排熱回収器が、チューブ内を加熱流体である排温水が流れ、チューブ外を稀吸収液が流れるプール沸騰方式のシェル・アンド・チューブ型熱交換器である請求項１〜１３のいずれかに記載の排熱回収器を有する二重効用形吸収式冷温水機。
【請求項１５】
プール沸騰方式のシェル・アンド・チューブ型熱交換器の稀吸収液流出口が、シェル・アンド・チューブ型熱交換器を構成している伝熱管群の最上段近傍に設けられ、前記伝熱管群の最上段とその下の段の伝熱管の配置が、吸収液に添加されている表面活性剤の前記稀吸収液流出口からの流出を阻害しないようにされている請求項１４記載の排熱回収器を有する二重効用形吸収式冷温水機。
【請求項１６】
排熱回収器の最上段とその下の段の伝熱管の配置が、碁盤目配列とされている請求項１５記載の排熱回収器を有する二重効用形吸収式冷温水機。
【請求項１７】
排熱回収器から低温再生器への冷媒蒸気ラインに、蒸発器の加熱側に接続する分岐ラインを設けるとともに、該分岐ラインに冷房用と暖房用とに切り替える冷暖切替手段を設け、該冷暖切替手段を暖房用に切り替えて前記排熱回収器からの冷媒蒸気を蒸発器に導いて、蒸発器内の伝熱管内を流れる温水を加熱するようにした請求項１〜１６のいずれかに記載の排熱回収器を有する二重効用形吸収式冷温水機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排熱回収器を有する二重効用形吸収式冷温水機、詳しくは、吸収器、低温再生器、高温再生器、蒸発器、凝縮器、溶液（吸収液）熱交換器などを有する二重効用形吸収式冷温水機に、外部からの排熱を回収する排熱回収器を設け、高級な加熱用燃焼エネルギー（都市ガス、ＬＰＧ、灯油、重油など）の使用量を減らして、外部から供給される排熱を有効に利用し、効率をより高めるようにした外部排熱を回収する回収器組み込み方式の、排熱回収器を有する二重効用形吸収式冷温水機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、二重効用形吸収式冷温水機として、図５に例示したようなものが知られている（図５は一例として、冷水を得る場合を示している）。この吸収式冷温水機は、吸収液（例えば、臭化リチウム水溶液）が吸収器ａから低温再生器ｃを経て高温再生器ｅに流されるというリバースサイクルを構成している。この吸収式冷温水機における吸収サイクルを説明すると、まず、吸収器ａで多量の冷媒蒸気を吸収して濃度が薄められた吸収液（稀吸収液）が吸収器ａから低温熱交換器ｂに送給され、この低温熱交換器ｂにより加熱された後に低温再生器ｃに送給される。前記稀吸収液は、この低温再生器ｃにおいて低温再生され、吸収している冷媒の一部を放出し濃度がその分高くなって中間濃度の吸収液（中間吸収液）となる。次に、この中間吸収液は、低温再生器ｃから高温熱交換器ｄに送給され、この高温熱交換器ｄにより加熱された後に高温再生器ｅに送給される。
【０００３】
前記中間吸収液は、この高温再生器ｅにおいて高温再生され、吸収している冷媒（例えば、水蒸気）の一部を放出し濃度がさらに高くなって高濃度の吸収液（濃吸収液）となる。そして、この濃吸収液が前記高温熱交換器ｄの加熱側に前記中間吸収液を加熱する加熱源として戻され、さらに、低温熱交換器ｂの加熱側に前記稀吸収液を加熱する加熱源として戻された後、前記吸収器ａに帰還する。この帰還した濃吸収液は吸収器ａにおいて伝熱管上に散布され、冷却水により冷却されながら再び冷媒蒸気を吸収して前記稀吸収液となる。
【０００４】
このような二重効用形吸収式冷温水機においては、前記高温再生器ｅには蒸気ボイラｆから高温の蒸気（スチーム）が加熱源として供給されるようになっており、この蒸気により中間吸収液が加熱されて吸収していた冷媒が放出され、この放出された冷媒蒸気は、低温再生器ｃにこの低温再生器ｃでの加熱源として利用された後、凝縮器ｇに戻されて凝縮する。凝縮器ｇからの冷媒液（例えば、水）は蒸発器ｈに入り、この凝縮した冷媒液が冷媒ポンプにより蒸発器ｈの伝熱管（水が流通している）に散布され蒸発潜熱により冷却されて冷水が得られる。
また、低温再生器ｃからの吸収液配管ｉと、高温熱交換器ｄと低温熱交換器ｂとの間の加熱側の吸収液配管ｊとを接続するバイパス管ｋが設けられ、低温再生器ｃを出て高温再生器ｅへ供給される中間濃縮吸収液の一部を、吸収器ａへ戻る濃吸収液配管にバイパスさせるように構成されている。
なお、蒸気ボイラｆを設ける代りに、高温再生器ｅに燃焼装置を設け、この燃焼装置からの高温燃焼排ガスにより高温再生器内の吸収液を加熱して加熱・濃縮するように構成された二重効用形吸収式冷温水機もよく知られている。
【０００５】
従来、二重効用形吸収式冷温水機、外部排熱を利用する吸収式冷温水機などは既に知られているが、外部排熱を熱回収した後の排熱温水温度の低下により、その他の機器（排温水の戻り側）に与える影響を考慮した吸収式冷温水機、装置は開発されていない。
【０００６】
冷房負荷が低く高級な加熱用燃焼エネルギーの使用量制御をしている場合には、吸収式冷温水機の運転サイクル中の温度レベルが低くなる。この時、外部排熱を供給し吸収式運転サイクルの熱源として利用すると、運転サイクルの温度が低いので、外部排熱の熱回収量が増え熱の有効利用の観点からは好ましい効果が得られる。この時、排熱温水（排温水）の出口温度は運転サイクルの温度低下に対応して低下し、熱回収量は増加する。
しかし、熱回収量が増えることは熱の有効利用の観点から好ましいことであるが、戻りの排熱温水温度が低下することは、他の機器に悪影響を与える場合がある。特に、外部の熱源システム機器がガスエンジンであり、このガスエンジンのジャケット冷却水の熱を排熱源として利用している場合には、ガスエンジンの効率を低下させる原因になる。
【０００７】
その一方、冷房負荷が極端に低下して排熱を回収する必要がなくなった場合には、排熱回収熱交換器をバイパスさせて温水をガスエンジンのジャケット側に戻すため、戻りの温水温度が高くなり、ガスエンジンの冷却が十分行われなくなり、効率の低下やオーバーヒートなどの問題が生じる。
そのため、ガスエンジンと組み合わせる排熱利用のシステム・装置では、排熱を回収する熱回収熱交換器の入口側の温度と流量を制御する制御装置と同時に、ガスエンジンに戻す戻りの温水温度についても何らかの制御を行って、排熱回収量の調節・制御をする制御装置が必要になり、排熱温水温度を排熱回収熱交換器の出入口で制御する複雑な制御装置が必要になる。
吸収式冷温水機における冷房負荷及び、ガスエンジンなどの外部の熱源システム機器の発電負荷と、冷温水機への排熱温水温度、冷温水機における燃料削減率への影響について、大まかにまとめると、表１のようになる。
【０００８】
【表１】
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【０００９】
この表１に示されるように、冷房負荷と発電負荷のバランスが変わると運転条件が変わり、特に吸収式冷温水機側の内部を循環する吸収液の温度条件が変わる。そのため、一部の温度条件だけを監視する制御では、効率の良い熱回収と吸収式冷温水機の省エネルギー運転を行い難いことが分かる。
【００１０】
従来、二重効用形吸収式冷温水機としては、冷水出口温度又は冷水入口温度を検知して、加熱量を制御する制御であって、排熱温水が排熱回収器へ入る際の入口温度を制御して吸収式冷温水機の熱回収量を制御する制御方式が発明されている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。しかし、吸収式冷温水機の負荷制御及び排熱回収制御に加えて、戻りの温度を検知して排熱を発生する設備側（例えば、ガスエンジン）への影響を考慮した制御回路（方式）は提案されていない。
【００１１】
また、二重効用形吸収式冷温水機として、吸収器、低温再生器、高温再生器、凝縮器、蒸発器、前記吸収器へ戻される吸収液が熱源として導入され吸収器から導出された吸収液を予熱する低温熱交換器、高温再生器から導出された吸収液が熱源として導入され高温再生器に向かう吸収液を予熱する高温熱交換器、系外より導入された外部生成温水と吸収器から低温熱交換器を経て導出された吸収液の全部又は一部とを熱交換させる温水熱交換器が備えられた吸収式冷温水機において、吸収器から導出された吸収液を低温熱交換器を経て温水熱交換器に向かわせる管路に、低温熱交換器を迂回するバイパス管路が設けられ、低温熱交換器を介して吸収液を吸収器へ戻す管路に、蒸発器へ向かうイクステンション管路が接続された構成のものが知られている（例えば、特許文献３参照）。
【特許文献１】特開平１１−８３２２８号公報（第２頁、図２）
【特許文献２】特開２０００−６５４３６号公報（第２頁、図１）
【特許文献３】特開２００３−２０７２２２号公報（第２頁、第３頁、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
解決しようとする問題点は、外部排熱を熱回収した後の排熱温水温度の低下により、排温水戻り側の外部熱源機器（例えば、コージェネレーションシステムではガスエンジンなど）に与える影響が大きく、この外部熱源機器の効率が低下する点である。本発明の目的は従来の二重効用形吸収式冷温水機よりもさらに高効率で、かつ省エネルギーを図ることができる二重効用形吸収式冷温水機、詳しくは、排熱回収器を設け、高温再生器でのガス量を削減する二重効用機において、排熱を最大限利用することができ、かつ、外部熱源機器への影響を小さくすることができる、制御システムを備えた排熱回収器を有する二重効用形吸収式冷温水機を得ることにある。
【００１３】
外部排熱を利用して熱回収する吸収式冷温水機の制御では、通常は、吸収式冷温水機の冷温水出口温度を検出して外部から供給される排熱量の制御と、冷温水機自身が持つ燃焼機器の燃焼量の制御が行われる。すなわち、冷房負荷が高い時は排熱を全量回収し、燃焼量を増減して冷温水出口温度が一定になるように制御し、冷暖房負荷が減り排熱だけで運転が可能になると、燃焼機器への燃料供給を遮断して排熱だけを熱源として冷暖房運転を行う。
吸収式冷温水機単体で見ると、通常の冷暖房負荷の増減に対応する制御で何ら問題がない。しかし、排熱を発生し、この排熱を吸収式冷温水機に供給する設備側の負荷、すなわち、発電機とセットで運転しているガスエンジンなど排熱源の負荷の影響も、同時に検討しないと最適な制御とは言えず、運転も不安定なものになりやすい。
しかしながら、これらの点を考慮し、さらに効率を上げて省エネルギー化を進めた二重効用形吸収式冷温水機及びその制御装置は提案されていない。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は外部排熱回収器を組み込んだ二重効用形吸収式冷温水機において、外部排熱を有効に回収し、かつ、戻りの排熱温水の温度低下によるその他の熱源機器（コージェネレーションシステムの例ではガスエンジンなど）への影響を減らすように考慮したもので、従来から知られている熱回収方法に加えて、排熱回収時の制御性と回収効率を高め、さらに、排温水の戻り側の機器（排温水を発生する熱源機器でもあるガスエンジンなどの機器）の効率を高めるよう配慮した排熱回収器を設け、排熱供給側に熱源機への影響を考慮して、かつ二重効用機の効率を高めるように、排熱回収量のピークカット制御、冷媒温度制御を行うようにしたことを最も主要な特徴としている。
【００１５】
本発明の排熱回収器を有する二重効用形吸収式冷温水機は、吸収器、低温再生器、高温再生器、蒸発器、凝縮器、吸収液熱交換器、吸収液ポンプ、冷媒ポンプなどの機器を配管接続して吸収液流路、冷媒流路及び冷媒蒸気流路を形成し、吸収器の吸収液を低温再生器へ導き、ついで低温再生器の吸収液を高温再生器へ導くようにしたリバースフロー式の二重効用形吸収式冷温水機において、外部からの排熱を回収し加熱源として利用し、吸収液を加熱し吸収液に吸収されている冷媒を加熱蒸発させて吸収液の濃度を上げるための排熱回収器を、低温再生器の手前に設け、低温再生器で吸収液を加熱し吸収液の濃度を上げる加熱熱量の割合を、外部から回収する排熱量を制御して減少させることにより、低温再生器の熱交換量を低減させて、高温再生器で発生させ吸収液を加熱・濃縮し低温再生器の加熱源となる冷媒蒸気の発生量を減らしても冷暖房負荷変化に応じた排熱回収運転ができるようにして、高温再生器での加熱に使用する高級な加熱用燃料の消費量を減らし、省エネルギーを図るようにしたことを特徴としている。
【００１６】
この二重効用形吸収式冷温水機において、低温再生器で吸収液を加熱し吸収液の濃度を上げる加熱熱量の割合を、外部から回収する排熱量を制御して、冷暖房負荷が１００〜０％の範囲で変動する場合に、１５〜１００％減らすように構成されている。
また、排熱回収器を設けない場合の二重効用形吸収式冷温水機に比べ、排熱回収器を設けることにより高温再生器での加熱に使用する高級な加熱用燃料の消費量を定格負荷運転時で１５〜３０％減らし、低負荷（部分負荷）運転時には１５〜１００％減らして、省エネルギーを図るようにしている。また、外部排熱を回収して排熱回収器の熱源とするための排温水制御弁、排温水管路及び排温水制御器が設けられている。
【００１７】
また、排熱回収器入口の排温水温度が排熱回収器内で加熱させる吸収液温度より所定の温度（例えばプラス３℃）高い時に、排温水制御弁を制御して排温水が排熱回収器に流入し、吸収液を加熱するように構成されている。
さらに、排温水の温度が、外部排熱を発生する熱源となっている熱源システム機器（例えばガスエンジン）の運転条件及び効率に悪影響を与えない温度（例えば６０℃以上）になるように、戻りの排温水温度を三方弁開度上限ピークカット制御を用いて制御し、排温水が排熱回収器に所定量流入し、吸収液を加熱するように構成されている。また、排熱回収器入口に排熱温水の流量制御を行う三方弁を設け、この三方弁の上限ピークカット制御は比例制御式とされている。
【００１８】
また、排熱回収器へ入る排温水流量制御を行い、排温水のピークカット制御を行った場合で、冷暖房負荷の要求に対し加熱量が不足した場合には、燃焼量を増やし制御するように構成されている。また、負荷制御演算により、負荷に比べて加熱量が少ない場合は、燃焼制御量を増やして排温水量の不足分を補正する制御を行うように構成されている。また、外部排熱による加熱がない場合には、起動時に燃焼制御運転から運転に入るように、運転モードの切替を行えるように選択仕様を設けた構成となっている。
吸収器の吸収液ポンプ出口と蒸発器とを、流量調節弁を有する吸収液分配管を介して接続し、蒸発器の冷水出口管又は冷水入口管に設けた温度センサーとこの流量調節弁とを制御装置（制御盤）を介して、冷水温度センサーで検出された温度により蒸発器に注入させる吸収液量を制御可能とし、さらに、蒸発器冷媒溜りに溜まった冷媒と流入した吸収液を、蒸発器に設けたオーバーフロー用堰又はオーバーフロー管から吸収器液溜りに流下させるか、又は戻すように構成されている。
【００１９】
さらに、蒸発器で散布する冷媒温度、又は蒸発器冷媒溜りの冷媒温度及び冷水出口温度を監視し、吸収液注入前の冷媒温度と吸収液注入後の冷媒温度又は冷水出口温度のどちらか一方又は両方の温度差を比較し、温度差（Δｔ℃）が設定値以上にならないように注入量を吸収液流量調節弁で制御するように構成されている。
また、排熱回収器に排温水を流し、排熱を回収する燃焼熱量削減運転中で、かつ、高温再生器の燃焼装置で追い焚き燃焼運転をする必要がない部分負荷運転時は、排熱回収量をできるだけ多くするように、吸収液ポンプの運転は定格運転にして吸収液循環量を増やすように制御し、負荷が増えて追い焚き燃焼運転が必要になった場合には負荷に応じて効率良く運転する吸収液循環量となるように、吸収液ポンプの吐出量を制御するように構成されている。
また、排熱回収器に排温水を流し、排熱を回収する燃焼熱量削減運転中で、かつ、高温再生器の燃焼装置で追い焚き燃焼運転をする部分負荷運転時、負荷変動などにより高温再生器内の溶液液面が変動して空缶運転や液面低による安全停止を起さないように、吸収液ポンプの吐出量を制御して高温再生器への吸収液循環量を確保し、連続して安定した運転が出きるように構成されている。
【００２０】
排熱回収器が、チューブ内を加熱流体である排温水が流れ、チューブ外を稀吸収液が流れるプール沸騰方式のシェル・アンド・チューブ型熱交換器であるように構成されている。
この場合、プール沸騰方式のシェル・アンド・チューブ型熱交換器の稀吸収液流出口が、シェル・アンド・チューブ型熱交換器を構成している伝熱管群の最上段近傍に設けられ、前記伝熱管群の最上段とその下の段の伝熱管の配置が、吸収液に添加されている表面活性剤の前記稀吸収液流出口からの流出を阻害しないようになっている。
また、排熱回収器の最上段とその下の段の伝熱管の配置が、碁盤目配列とされている。さらに、排熱回収器から低温再生器への冷媒蒸気ラインに、蒸発器の加熱側に接続する分岐ラインを設けるとともに、該分岐ラインに冷房用と暖房用とに切り替える冷暖切替手段を設け、該冷暖切替手段を暖房用に切り替えて前記排熱回収器からの冷媒蒸気を蒸発器に導いて、蒸発器内の伝熱管内を流れる温水を加熱するように構成されている。
【００２１】
上記のように、外部から供給される排熱を有効に回収して省エネルギー化を図る二重効用形吸収式冷温水機において、この外部排熱を有効に回収し、かつ、排熱を発生する設備側への影響を無くす理想的な運転を可能とするために、吸収式冷温水機の冷水出口（入口）温度を検知して加熱量を制御する従来の負荷制御に加え、外部排熱をできるかぎり回収し、かつ、排熱を発生する設備側への影響を無くすように、排熱の戻り温度を外部負荷の変化により冷温水機を循環する吸収液温度の変化（高低）に応じて変化させながら制御するピークカット制御を行い、排熱回収量をより多く回収する効果と排熱回収制御装置の制御動作のハンチングを防止して安定した運転ができるように制御する排熱回収量制御回路と、冷水出口（入口）温度の下がり過ぎを防止するために、吸収液を蒸発器（冷媒溜り）へ注入させるよう接続する吸収液配管と、その配管途中に装備する吸収液制御弁を設ける。
この時、図２に示すように、蒸発器で散布する冷媒の温度又は冷水出口温度を監視し、吸収液注入前の冷媒温度と吸収液注入後の冷媒温度又は冷水出口温度どちらか一方又は両方の温度差を比較し、温度差（Δｔ℃）が設定値以上にならないように混入量を吸収液制御弁で制御する。注入する吸収液は、低温吸収液ポンプの吐出口から分岐した配管により導く。
【発明の効果】
【００２２】
本発明はつぎのような効果を奏する。
（１）  二重効用形吸収式冷温水機において、排熱回収器における排熱回収量のピークカット制御及び冷媒温度制御を行うことにより、排熱回収量を増やし効率を上げることができる。
（２）  吸収器からの吸収液の一部を冷媒溜りの冷媒に混入させること、及び冷媒と吸収液を吸収器の吸収液溜りにこぼす（戻す）ことにより、冷水出口（入口）温度の下がり過ぎと安全装置の作動を防止し、かつ、排温水を流し続けることにより排温水の戻り温度が安定してガスエンジンなどの外部の熱源機器側への悪影響を軽減することができる。
（３）  排温水と熱交換する吸収液は排温水の熱により吸収液温度が下がり過ぎることがなく、運転を継続中に負荷が増加した時の立ち上がりが早く、燃料を燃焼させる追い焚きも低減させることができるので、排熱を有効に利用して省エネルギー効果を上げることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
排熱回収器を備えた二重効用形吸収式冷温水機において、排熱を最大限利用し、効率を高めるという目的を、排熱回収量のピークカット制御、冷媒温度制御を行なう構成とすることにより実現した。
【００２４】
以下、本発明の実施の形態について説明するが、本発明は下記の実施の形態に何ら限定されるものではなく、適宜変更して実施することができるものである。
図１は、本発明の実施の第１形態による吸収式冷温水機を示している。本実施形態は、吸収器１０、低温吸収液ポンプ１２、低温熱交換器１４、低温再生器１６、高温吸収液ポンプ１８、高温熱交換器２０、高温再生器２２、凝縮器２４、蒸発器２６、冷媒ポンプ２８及びこれらの機器を接続する吸収液配管、冷媒配管等を構成要素とするリバースサイクル式の二重効用形吸収式冷凍機において、吸収液の流路の低温再生器１６の上流側に、後述の排熱再生器３０を設けたものである。なお、図１において、実線に付した矢印は吸収液、冷媒液又は水の流れ方向を示し、破線に付した矢印は冷媒蒸気、又は冷媒蒸気と凝縮冷媒（冷媒ドレン）との混合物の流れ方向を示す。
【００２５】
３２はバイパス管で、低温再生器１６からの吸収液の一部を高温熱交換器２０からの戻り濃吸収液配管にバイパスさせるためのものである。３４は冷温水ポンプ、３６は冷却水ポンプ、３８は第一冷暖切替弁である。さらに、低温吸収液ポンプ１２の出口管は分岐し、一方の分岐吸収液管４０は、蒸発器２６の冷媒液溜り４２に接続されている。この分岐吸収液管４０には吸収液流量調節弁４４が設けられ、この弁４４は運転制御・安全制御用運転を行うための吸収式冷温水機運転・制御盤４６に接続されている。
【００２６】
低温吸収液ポンプ１２からの他方の分岐吸収液管４８は低温熱交換器１４に接続され、吸収液はこの低温熱交換器１４で加熱された後、前述の排熱回収器３０に導入される。この排熱回収器３０には、ガスエンジン、ガスタービン、焼却炉などの外部の熱源機器の排熱により発生させられた排温水が熱源として供給されるように構成されている。
そして、排温水入口管５０及び排温水出口管５２には、それぞれ温水温度センサー５４、５６が設けられ、これらのセンサー５４、５６と運転・制御盤４６とが接続されている。また、排水温度入口管５０又は／及び排水温度出口管５２に、例えば、三方制御弁である排温水流量制御弁５８が設けられ、この制御弁５８と運転・制御盤４６とが接続されている。さらに、排熱回収器３０の入口の吸収液管６０には吸収液温度センサー６２が設けられ、この温度センサー６２と運転・制御盤４６とが接続されている。６４は第二冷暖切替弁、６６は蒸発器２６の冷媒液溜り４２に設けられたオーバーフロー用堰である。なお、堰の代りにオーバーフロー管を用いることも可能である。
【００２７】
つぎに、上記のように構成された吸収式冷温水機において、吸収液の循環サイクルについて順に説明する。まず、吸収器１０で多量の冷媒蒸気を吸収して濃度が薄められた稀吸収液の一部が、吸収器１０から低温熱交換器１４に送給され、この低温熱交換器１４により加熱された後に、排熱回収器３０に導入される。吸収液の残部は蒸発器２６の冷媒液溜り４２に送給される。排熱回収器３０に供給された稀吸収は、排温水により加熱されて再生され、吸収している冷媒の一部を放出し濃度がその分高くなって、吸収液管６８を介して低温再生器１６へ送られる。排熱回収器３０からの冷媒蒸気は吸収液を含み、冷媒蒸気管７０、７２を介して低温再生器１６及び蒸発器２６へ送られる。蒸発器への冷媒蒸気管７２には前記の第二冷暖切替弁６４が設けられている。
【００２８】
低温再生器１６において低温再生された中間濃縮吸収液の大部分は、低温再生器１６から高温吸収液ポンプ１８によって高温熱交換器２０に送給され、この高温熱交換器２０により加熱された後に高温再生器２２に送給される。この中間濃縮吸収液は、この高温再生器２２において再生され、吸収している冷媒の一部を放出し濃度がさらに高くなって高濃度の濃吸収液となる。
低温再生器１６からの中間濃縮吸収液の残部は、吸収器１０へ戻る濃吸収液配管にバイパス管３２を経てバイパス供給される。このように、低温再生器１６からの吸収液の一部又は全部は、高温吸収液ポンプ１８により高温熱交換器２０へ送給され、ここで、高温再生器２２からの濃吸収液と間接的に熱交換して加熱された後、高温再生器２２に供給される。
【００２９】
高温再生器２２において、ガス燃料などの燃料の燃焼熱により加熱濃縮された濃吸収液は、高温熱交換器２０の加熱側に導入されて低温再生器１６からの吸収液を加熱した後、低温熱交換器１４の加熱側に導入される。低温再生器１６からの吸収液の残部（零の場合もあり得る）は、バイパス管３２を経て高温熱交換器２０からの加熱側の吸収液配管の吸収液に合流する。
高温再生器２２からの冷媒蒸気は冷媒蒸気管７４を経て低温再生器１６の伝熱管群に導入され、ここで吸収液を加熱濃縮させた後、冷媒ドレンは凝縮器２４に導入される。
【００３０】
低温再生器１６からの冷媒蒸気は冷媒蒸気管７６を経て凝縮器２４へ導入され、低温再生器１６からの冷媒ドレンは凝縮器２４に導入される。なお、低温再生器１６からの冷媒ドレンの一部が、第一冷暖切替弁３８を開けることにより、蒸発器２６へ供給されるように構成されている。
【００３１】
また、冷温水取出管に冷温水温度センサー７８が設けられ、低温再生器１６からの蒸気ドレン管に蒸気ドレン温度センサー（図示略）が設けられ、高温再生器２２からの吸収液抜出導管８０に吸収液温度センサー（図示略）が設けられ、冷媒蒸気管７４に蒸気温度センサー（図示略）、圧力計（圧力センサー（図示略））が設けられている。蒸気ドレン温度センサー、蒸気温度センサー、蒸気圧力センサーは同時に設けるのではなく、どれか１つを選択して設ければよい。また、２つ以上設けてもよい。また、冷媒ポンプ２８を有する冷媒ラインには冷媒温度センサー８２が設けられ、冷温水の入口ラインには冷温水温度センサー８４が設けられ、高温再生器２２の排ガスラインには排ガス温度センサー８６が設けられている。８８は燃焼装置、９０は燃料流量調節弁である。
【００３２】
また、前述のように、運転・制御盤４６が設けられ、この運転・制御盤４６と、吸収液流量調節弁４４、温水温度センサー５４、５６、排温水流量制御弁５８、吸収液温度センサー６２、冷温水温度センサー７８、８４、冷媒温度センサー８２、蒸気ドレン温度センサー、高温再生器の燃焼装置１８又は燃料流量調節弁９０、排ガス温度センサー８６、吸収液抜出導管８０の吸収液温度センサー、低温吸収液ポンプ１２、高温吸収液ポンプ１８、冷媒蒸気管７４の蒸気温度センサー、圧力計（圧力センサー）とが連動接続されて、これら各部の温度、圧力、流量等が制御できるように構成されている。なお、蒸気ドレン温度センサー、蒸気温度センサー、蒸気圧力センサーは同時に設けるのではなく、どれか１つを選択して設ける。また、２つ以上設けてもよい。
【００３３】
このように構成された本発明の吸収冷温水機において、蒸発器２６からの冷温水取出管に設けられた冷温水温度センサ７８から負荷側の温度変化を検出し、その温度変化を運転・制御盤４６からの制御信号を燃焼装置８８又は燃料流量調節弁９０に導入することにより高温再生器２２に供給される燃料を増減し、燃焼装置８８の燃焼量を増減して高温再生器２２の効率的な運転を行う。
同時に各吸収液ポンプ１２、１８を運転して、水の含有割合の異なる吸収液を安定的に供給・循環して連続運転を行う。すなわち、低温再生器１６から高温吸収液ポンプ１８に流入する液の一部を分岐させてバイパス管３２によりバイパスさせ、水・吸収液の供給・循環量を調整して、高温吸収液ポンプ１８に掛かる動力負荷を調整して、省エネルギーと安定した連続運転を行う。
【００３４】
また、負荷（冷温水）の温度を冷温水温度センサー７８で検知し、運転・制御盤４６を介して燃焼装置８８の燃焼量（加熱量）を増減すると同時に、高温再生器２２内部の蒸気圧が上昇し温度が上昇して、蒸気で加熱される高温再生器出口部の蒸気ドレン温度センサーで検出する温度が上昇した場合には、安全のため、運転・制御盤４６を介して高温吸収液ポンプ１８の回転数を上げて、液循環量を増加させてその結果蒸気圧を下げ、蒸気ドレン温度センサーで検出するドレン温度が低下すれば、運転・制御盤４６を介して高温吸収液ポンプ１８の回転数を下げて循環液量を減らして蒸気圧を上げ、連続運転に適した温度範囲と圧力範囲で安定した運転が継続できるようにする。高温吸収液ポンプ１８と同時に低温吸収液ポンプ１２を回転数制御すると、さらに対応速度を速める効果がある。なお、高温吸収液ポンプ１８は、回転数を変えずに一定速度で運転しても、バイパス管３２で流量が調整されるので、回転数を制御しなくても、問題は生じない。
【００３５】
また、負荷（冷温水）の温度変化によって燃焼装置８８の燃焼量（加熱量）を増減するのと同時に、高温再生器２２内部の蒸気圧が上昇し温度が上昇して、高温再生器出口部の蒸気配管で検出される、蒸気圧又は温度センサーで検出する温度が上昇した場合には、安全のため高温吸収液ポンプの回転数を上げて、液循環量を増加させて、その結果蒸気圧を下げ、蒸気圧力又は温度が低下すれば、高温吸収液ポンプ１８の回転数を下げて液循環量を減らして蒸気圧を上げ、連続運転に適した温度範囲と圧力範囲で安定した運転が継続できるようにする。高温吸収液ポンプ１８の回転数を上げ下げするのと同時に、低温吸収液ポンプ１２の回転数を上げ下げすると、応答速度が速まり制御性がよくなるという効果がある。
【００３６】
また、運転中に、高温再生器２２への水・吸収液を供給する供給装置、例えば高温吸収液ポンプ１８が故障して、供給量が減少した場合には、高温再生器２２内部に保有する水・吸収液量が減少して連続運転に支障が生じるので、警報を発すると同時に燃焼を遮断して、安全停止動作に入るように制御する。
【００３７】
また、運転中に、高温再生器２２への水・吸収液供給量が減少した場合や、高温再生器２２内部に保有する水・吸収液量が減少して各部の温度が安全運転の設定値を越えた場合には、高温再生器２２又は高温再生器２２の吸収液出口部に設けた吸収液温度センサーにより運転・制御盤４６を介して警報を発すると同時に燃焼を遮断して、安全停止動作に入るように制御する。なお、図１に示すような、燃焼排ガスで吸収液を間接加熱する型式の高温再生器２２の代りに貫流ボイラなどのボイラ型の高温再生器とすることも可能である。
【００３８】
つぎに、制御フローについて、さらに詳しく説明する。まず、冷水出口（入口）温度Ｔｃ１検出→負荷制御演算→排温水入口温度Ｔｈ１と排熱回収器入口吸収液温度Ｔｗ１の温度検出、排熱回収器出口温水温度Ｔｈ２を検出する。
判定条件（１）：Ｔｈ１−Ｔｗ１＞設定値のとき。
排温水の三方制御弁５８の排熱回収器側への流量制御開度を全開とし、全量を排熱回収器３０へ流す。制御弁５８の開度１００％を確認した後、冷水出口（入口）温度Ｔｃ１に応じて通常の燃焼制御を行う。ついで、負荷制御演算を行い、燃焼操作出力制御及び排温水の三方制御弁５８の操作出力制御を行う。
【００３９】
図３及び図４において、外部負荷の変化により冷温水機を循環する吸収液温度が変化し、排熱回収器３０の入口の吸収液温度Ｔｗ１が変化して、排熱回収器３０の出口温水温度Ｔｈ２が変化した場合は、出口温度に応じて三方制御弁５８の開度を制御して排熱回収器３０へ流す排温水量とバイパスさせる排温水量とを変える。図４における９２は伝熱管群である。そして、つぎの（ａ）、（ｂ）、（ｃ）の制御を行う。上記のように、出口温水温度Ｔｈ２は固定値ではなく、可変値である。すなわち、図３において一例として示す、６０℃から８３℃の温度幅と温度は、例えば、６５℃から８０℃のように変えることがある。弁開度０％の時の６０℃と、弁開度１００％の時の８３℃については、客先の要求により温度幅と出口温度の設定を変える可能性がある。
（ａ）  排温水出口温度により、排温水の三方制御弁５８の上限ピークカット制御を行う。
（ｂ）  ピークカット値は排温水出口温度による比例制御とする。
（ｃ）  排温水のピークカットによる熱量不足分は、燃焼量を増加・制御する。なお、負荷制御演算により、負荷に比べて加熱量が少ない場合は、燃焼制御量を増やして排温水量の不足分を補正する。
【００４０】
また、負荷に比べて加熱量が多い場合は、燃焼制御量を減らして冷温水機冷水出口（入口）温度Ｔｃ１が設定温度で安定するよう制御する。燃焼熱量をゼロにしても負荷より加熱量（排熱回収量）が多く、冷水出口（入口）温度Ｔｃ１が低下し設定温度に安定しない時は、吸収液を蒸発器２６に流入させる吸収液流量調節弁４４を開けて、吸収液を蒸発器２６の冷媒溜り４２に流入させ、蒸発器の冷媒溜り４２に溜まった冷媒と流入した吸収液を、蒸発器に設けたオーバーフロー用堰６６から吸収器１０の吸収液溜り９４にこぼす（戻す）。
吸収液流量調節弁４４は、例えば５秒間開けた後全閉にして冷水温度Ｔｃ１を確認して再度弁４４を開けるかどうかの判断をする、時間経過と冷水温度Ｔｃ１の変化を確認する機能を制御装置に組み込み、吸収液を必要以上に冷媒溜りに流入させない制御を含むため、冷水温度が上昇し過ぎることも防止している。そのため、外部熱源機器側の悪影響を軽減するとともに、冷房負荷側への悪影響も軽減することになりエネルギーロスを防止している。
【００４１】
吸収液を冷媒溜り４２の冷媒に混入させること、および冷媒と吸収液を吸収液溜り９４にこぼす（戻す）ことにより、冷水出口（入口）温度の下がり過ぎと安全装置の作動を防止し、かつ、排温水を流し続けることにより排温水の戻り温度が安定してガスエンジン側への悪影響を軽減する。また、排温水と熱交換する吸収液は、排温水の熱により吸収液温度が下がり過ぎることがないので、運転を継続中に負荷が増加した時の立ち上がりが早く、燃料を燃焼させる追い焚きも低減させることができるので、排熱を有効に利用して省エネルギー効果を上げることができる。
【００４２】
判定条件（２）：Ｔｈ１−Ｔｗ１＜設定値のとき、又はＴｈ１−Ｔｗ１＝設定値のとき。  排温水の三方制御弁５８の排熱回収器３０側への流量制御回路を全閉とし、全量を排熱回収器３０をバイパスさせる。この時、冷房負荷があって加熱源への燃焼操作出力信号がある場合は、通常の燃料燃焼制御を行う。
その他の条件としては、起動時、排温水制御可能の場合、燃焼開始前に排温水制御弁５８を全開とした後、燃焼制御動作が可能となる制御動作とする。停止時には、排温水の三方制御弁５８は全閉とし、排熱回収器３０へ排温水を送ることはせず、全量バイパスさせる。
【００４３】
発電機の負荷が大きく排熱量が多い場合で、冷房負荷が少ない場合には、冷温水機で回収する熱量が減るので、ガスエンジン側に戻る排温水の温度が上昇する。また、冷温水機で冷却する冷水温度が下がり過ぎる恐れもある。この場合、前述の吸収液を冷媒に注入させる制御で冷水温度の下がり過ぎを防止することは可能であるが、排温水温度を完全にコントロールすることはできない。このため、従来のシステムでも採用されていたように、排熱を大気へ放出する冷却装置が別に必要となることは当然のことである。
本発明の冷温水機を設けることにより、冷温水機停止中に外部の熱源機器、例えば、ガスエンジンを単独で運転し排温水が発生する場合にも対処できるようになり、設備の重要性から考えて、本発明の構成は当然装備しなくてはならない装置といえる。
なお、図１では、二重効用形吸収式冷温水機の場合について説明したが、単効用形（一重効用形）吸収式冷温水機にも、本発明を勿論適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の実施の第１形態による排熱回収器を有する二重効用形吸収式冷温水機の系統的概略構成図である。
【図２】本発明の冷温水機における制御方法を説明するためのもので、時間と冷水出口温度及び冷媒温度との関係を示すグラフである。
【図３】本発明の冷温水機における制御方法を説明するためのもので、排温水出口温度と排温水の三方制御弁開度との関係を示すグラフである。
【図４】排熱回収器及び排熱温水の三方制御弁まわりの拡大説明図である。
【図５】従来の吸収式冷温水機の一例を示す系統的概略構成図である。
【符号の説明】
【００４５】
１０  吸収器
１２  低温吸収液ポンプ
１４  低温熱交換器
１６  低温再生器
１８  高温吸収液ポンプ
２０  高温熱交換器
２２  高温再生器
２４  凝縮器
２６  蒸発器
２８  冷媒ポンプ
３０  排熱回収器
３２  バイパス管
３４  冷温水ポンプ
３６  冷却水ポンプ
３８  第一冷暖切替弁
４０  分岐吸収液管
４２  冷媒液溜り
４４  吸収液流量調節弁
４６  吸収式冷温水機運転・制御盤
４８  分岐吸収液管
５０  排温水入口管
５２  排温水出口管                                                              ５４、５６  温水温度センサー
５８  排温水流量制御弁（三方制御弁）
６０  吸収液管
６２  吸収液温度センサー
６４  第二冷暖切替弁
６６  オーバーフロー用堰
６８  吸収液管
７０、７２、７４、７６  冷媒蒸気管
７８、８４  冷温水温度センサー
８０  吸収液抜出導管
８２  冷媒温度センサー
８６  排ガス温度センサー
８８  燃焼装置
９０  燃料流量調節弁
９２  伝熱管群
９４  吸収液溜り
【図１】
2005121332.tif 000004
【図２】
2005121332.tif 000005
【図３】
2005121332.tif 000006
【図４】
2005121332.tif 000007
【図５】
2005121332.tif 000008